新型拓?fù)浒虢饘偌岸S量子材料的輸運(yùn)測量
發(fā)布時間：2021-08-16 07:57
新奇物性材料的發(fā)現(xiàn)往往會為基礎(chǔ)研究的突破和電子器件的應(yīng)用帶來契機(jī),對推動凝聚態(tài)物理學(xué)的發(fā)展有非常重要的作用。電輸運(yùn)以及熱輸運(yùn)測量技術(shù)是凝聚態(tài)研究材料性質(zhì)的最基本,也是最常用的方法。本篇博士論文采用電和熱輸運(yùn)技術(shù),結(jié)合其它輔助手段,研究了凝聚態(tài)物理領(lǐng)域前沿的兩種新奇材料的量子輸運(yùn)性質(zhì),分別為:半金屬磷化鈮（NbP）中受自旋螺旋性保護(hù)的外爾費米子;新型熱電材料錫化硒（SnSe）的電子結(jié)構(gòu)和空穴摻雜的起源。狄拉克、外爾以及馬拉約那費米子是狹義相對論框架下的三種基本費米子。但迄今為止,除了狄拉克費米子,高能物理實驗上仍然沒有發(fā)現(xiàn)另外兩種費米子。凝聚態(tài)物理為研究這種相對論性粒子提供了一條捷徑。理論和第一性原理計算預(yù)言,在一些特殊的固體材料里面,準(zhǔn)粒子的集體模式可以模擬這些費米子的行為。我們通過量子輸運(yùn)、熱電勢和能斯特效應(yīng)研究發(fā)現(xiàn),在磷化鈮這種半金屬材料里面的確存在外爾費米子。對于無質(zhì)量外爾費米子,自旋螺旋性將自旋和動量的方向鎖定,這種鎖定會顯著降低載流子的背散射幾率,所以NbP在低溫下的遷移率可以高達(dá)107cm2V-1S-1。我們發(fā)現(xiàn),這些外爾費米子對磁性雜質(zhì)非常敏感。非磁性雜質(zhì)比如Zn和Cu的...
【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：129 頁
【學(xué)位級別】：博士
【圖文】：
圖１．２兩個距離相近的氫原子，電子從單個能級擴(kuò)展為兩個能級
圖１．３自發(fā)對稱破缺示意圖。系統(tǒng)的動力學(xué)函數(shù)是對稱的，但是因為量子??擾動，系統(tǒng)所處的狀態(tài)是對稱破缺的。??圖１．３勢場中心的粒子會因為量子擾動而最終滑落到周圍的低能量態(tài)上，而系統(tǒng)所處的??這個狀態(tài)是非對稱的。從動力學(xué)的對稱態(tài)到基態(tài)所處的非對稱態(tài)的過程就稱之為自發(fā)??對稱破缺。Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ的鐵電轉(zhuǎn)變是一個典型的自發(fā)對稱破缺過程，鐵電從ｃｕｂｉｃ變成??ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ，三個軸的旋轉(zhuǎn)對稱性只保留ｚ－ａｘｉｓ的。自發(fā)對稱破缺可以解釋絕大多數(shù)有序??（Ｏｒｄｅｒ）物理現(xiàn)象，在這些體系中我們都可以用一個對稱序參量（Ｏｒｄｅｒ?ｐａｒａｍｅｔｅｒ）來描述??體系的演變。比如在鐵磁體中，序參量是磁化強(qiáng)度：在鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以上，材料中磁矩??沿著各個方向隨機(jī)分布，整體上看是滿足空間（中心）對稱性的，序參量是零。當(dāng)溫度降??低到鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下的時候，如果施加外場，所有的磁矩會沿著磁場的方向排列，如??果不施加外場，所有的磁矩會沿著一個隨機(jī)的方向排列，對稱性降低，序參量不等于零??了。超導(dǎo)也可以用一個序參量來描述
可以用同一種結(jié)構(gòu)來表示，我們就稱它們之間是拓?fù)洳蛔兊�，可以用一個拓?fù)鋽?shù)Ｃ去描??述［｜４】。比如對一個甜甜圈、呼啦圈或者一個鑰匙扣來說，它們的拓?fù)鋽?shù)是一致的，可以??表示為（７?＝?１。同樣，圖１．４中的足球可以表示為Ｃ?＝?０，扳手可以表示為Ｃ?＝?２。通過任??何連續(xù)變化，這個拓?fù)鋽?shù)不會增加也不會降低，因而是拓?fù)洳蛔兊摹??ｊ?＃?＾??????ｊ??｜??ｉＱ；?＾??Ｑ?１卜，??ｒ?Ｊ??Ｖ、；?Ｊ?ｖ?Ｊ??圖１．４拓?fù)涓拍睢Ｔ趦?nèi)部電子因為雜質(zhì)和缺陷的存在發(fā)生局域化，無法參??與導(dǎo)電ｓ在邊界處因為界面散射而產(chǎn)生的一維導(dǎo)電通道。??同祥的概念也可以延仲到物理上。一個物理系統(tǒng)時可以用拉格朗日量或者哈密頓量??描述的。如果哈密頓量經(jīng)過連續(xù)的變化，能夠保持某些性質(zhì)不發(fā)生變化，我們就稱這些??性質(zhì)為拓?fù)湫再|(zhì)。這個過程反映的是在變化的過程中，并不存在一個零能隙的激發(fā)態(tài)可??８??
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Observation of Fermi Arcs in Non-Centrosymmetric Weyl Semi-Metal Candidate NbP[J]. 徐迪飛,杜永平,王震,李宇鵬,牛曉海,姚岐,Dudin Pavel,許祝安,萬賢綱,封東來. Chinese Physics Letters. 2015 (10)
本文編號：3345290
【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：129 頁
【學(xué)位級別】：博士
【圖文】：
圖１．２兩個距離相近的氫原子，電子從單個能級擴(kuò)展為兩個能級
圖１．３自發(fā)對稱破缺示意圖。系統(tǒng)的動力學(xué)函數(shù)是對稱的，但是因為量子??擾動，系統(tǒng)所處的狀態(tài)是對稱破缺的。??圖１．３勢場中心的粒子會因為量子擾動而最終滑落到周圍的低能量態(tài)上，而系統(tǒng)所處的??這個狀態(tài)是非對稱的。從動力學(xué)的對稱態(tài)到基態(tài)所處的非對稱態(tài)的過程就稱之為自發(fā)??對稱破缺。Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ的鐵電轉(zhuǎn)變是一個典型的自發(fā)對稱破缺過程，鐵電從ｃｕｂｉｃ變成??ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ，三個軸的旋轉(zhuǎn)對稱性只保留ｚ－ａｘｉｓ的。自發(fā)對稱破缺可以解釋絕大多數(shù)有序??（Ｏｒｄｅｒ）物理現(xiàn)象，在這些體系中我們都可以用一個對稱序參量（Ｏｒｄｅｒ?ｐａｒａｍｅｔｅｒ）來描述??體系的演變。比如在鐵磁體中，序參量是磁化強(qiáng)度：在鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以上，材料中磁矩??沿著各個方向隨機(jī)分布，整體上看是滿足空間（中心）對稱性的，序參量是零。當(dāng)溫度降??低到鐵磁轉(zhuǎn)變溫度以下的時候，如果施加外場，所有的磁矩會沿著磁場的方向排列，如??果不施加外場，所有的磁矩會沿著一個隨機(jī)的方向排列，對稱性降低，序參量不等于零??了。超導(dǎo)也可以用一個序參量來描述
可以用同一種結(jié)構(gòu)來表示，我們就稱它們之間是拓?fù)洳蛔兊�，可以用一個拓?fù)鋽?shù)Ｃ去描??述［｜４】。比如對一個甜甜圈、呼啦圈或者一個鑰匙扣來說，它們的拓?fù)鋽?shù)是一致的，可以??表示為（７?＝?１。同樣，圖１．４中的足球可以表示為Ｃ?＝?０，扳手可以表示為Ｃ?＝?２。通過任??何連續(xù)變化，這個拓?fù)鋽?shù)不會增加也不會降低，因而是拓?fù)洳蛔兊摹??ｊ?＃?＾??????ｊ??｜??ｉＱ；?＾??Ｑ?１卜，??ｒ?Ｊ??Ｖ、；?Ｊ?ｖ?Ｊ??圖１．４拓?fù)涓拍睢Ｔ趦?nèi)部電子因為雜質(zhì)和缺陷的存在發(fā)生局域化，無法參??與導(dǎo)電ｓ在邊界處因為界面散射而產(chǎn)生的一維導(dǎo)電通道。??同祥的概念也可以延仲到物理上。一個物理系統(tǒng)時可以用拉格朗日量或者哈密頓量??描述的。如果哈密頓量經(jīng)過連續(xù)的變化，能夠保持某些性質(zhì)不發(fā)生變化，我們就稱這些??性質(zhì)為拓?fù)湫再|(zhì)。這個過程反映的是在變化的過程中，并不存在一個零能隙的激發(fā)態(tài)可??８??
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Observation of Fermi Arcs in Non-Centrosymmetric Weyl Semi-Metal Candidate NbP[J]. 徐迪飛,杜永平,王震,李宇鵬,牛曉海,姚岐,Dudin Pavel,許祝安,萬賢綱,封東來. Chinese Physics Letters. 2015 (10)
本文編號：3345290
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